Siglent etusivulle linkki     BodePlot II  toiminto.

Siglent SDS1000X-E  sarjan 4 kanavaisissa oskilloskoopeissa on BodePlot II (SFRA)
Myös uudemmassa SDS2000X-E sarjassa on BodePlot II
(tämä sivu on kesken)

BodePlot toiminnossa oskilloskoopin ohjaama signaaligeneraattori pyyhkäisee ja sen ulostulosignaali syötetään tutkittavan laitteen/piirin sisäänmenoon sekä sama signaali otetaan myös referenssiksi oskilloskoopin referenssi sisäänmenoon. Tutkittavan laitteen ulostulo tuodaan oskilloskoopin sisäänmenoon joka on määritelty tutkittavan laitteen ulostulo signaalille. Oskilloskooppi piirtää tutkittavan taajuusvasteen sekä vaihe-eron. (Siglent BodePlot on kolme kanavainen joten tutkittavasta piiristä saadaan enintään kolme signaalia BodePLot sisäänmenoihin.)

Siglent uudisti aiempaa BodePlot toimintoa rankalla kädellä ja tulos julkistettiin toukokuun loppupuolella 2016, FW versiossa 6.1.33.

Sen nimi on nyt BodePlot II.  Mikäli olet käyttänyt edellistä versiota saattaa mennä hetki ennen kuin uuden käyttöön tottuu ja käyttö alkaa tulla "selkäytimestä". Paljon asioita on muuttunut vaikka toki näytollä se näkyykin hyvin saman kaltaisena.


Perusominaisuuksia.


-BodePlot vaatii ulkoisen signaaligeneraattorein jota oskilloskooppi kykenee kontrolloimaan automaattisesti. (käytön aikana kaikki ohjaus tapahtuu oskilloskoopin kautta)
Soveltuvia malleja ovat kaikki Siglent Arb/Funktio generaattorit.
Jotain etua voi syntyä mikäli käyttää 2-kanavaista signaaligeneraattoria. Tällöin referenssiä ei tarvitse haarottaa jolloin on helpompaa toteuttaa impedanssisovitus monissa eri tilanteissa. Myös mahdollisia muita etuja.

BodePlot tukee pyyhkäisyjä taajuusvälillä 10Hz - 120MHz  (käytetyn generaattorin maksimi voi rajoittaa ylärajaa.)

Pyyhkäisy on askeltava ja maksimi taajuuspisteiden määrä on 500

Pyyhkäistävän alueen leveys (Span) minimi on 500Hz ja maksimi 119,999990MHz

Pyyhkäisy voi olla joko lineaarinen tai logaritminen (Mode Linear, Mode Decade)
-Linear moodissa valitaan taajuus pisteiden määrä välillä 10 - 500, taajuusalueen keskikohta sekä kaista (span)
-Decade (Log) moodissa valitaan taajuusalueen alkupiste sekä loppupiste, taajuuspisteiden määrä dekadia kohden (siten että pyyhkäyvälillä on maksimissaan noin 500 näytettä ja minimissään 2 näytettä dekadia kohden.).
Pyyhkäisy voi olla oletusarvoisesti vakio amplitudilla tai voidaan käyttää asettelun mukaista muuttuvaa amplitudia. Asettelu tehdään taulukkoon jossa maksimissaan 10 tajuus-taso paria. Laite interpoloin tason annettujen pisteiden välillä lineaarisesti.
Maksimi pyyhkäisytaso joka BodePlot valikossa voidaan asettaa on 19.5dBm (50ohm) joka vastaa 6Vp-p


Pyyhkäisy voi olla asetuksista ja tutkittavasta riippuen joskus hyvinkin hidas.
Toimintaa nopeuttaa jonkun verran mikäli olet päätynyt sopiviin manuaalisiin asetuksiin ja päätät valita "Configure" / "SetChannel" / "Channel Gain": "Auto" sijasta "Hold" jolloin se pitää esim ennen BP käynnistystä asetetut kanavien manuaalisäädöt (tai sen hetkiset BP toiminnon säätämät) Tällöin BdePlot ei koko ajan kontrolloi ja tarvittaessa optimoi/hienosäädä tulojen herkkyys asetusta.
Huom, muutoksia voi esim tässä asiassa, kuten myös taajus yms asetuksissa tehdä vain kun BP on pysäytettynä (Stopped). Display asetuksia voi tehdä lennossa. Siis BP vertikaaliskaalaa ja referenssitasoja etc voi säätää ja pakottaa myös BK käydessä (Running)
 
BodePlot käyttöä helpottaa jonkun verran se että se skaalautuu itse vertikaalin osalta. Se säätää itse myös oskilloskoopin kanavien herkkyydet sekä asteikkojen sijainnit ja skaalat. Pyyhkäisyn käynnistyttyä ei kannata häkeltyä aluksi näyttöä. Sitä voi myös ajaa toisin mutta silloin on hyvä olla jonkin verran perillä jo sen ominaisuuksista samoin kuin tutkittavan laitteen/piirin ominaisuuksista. Toiminnon aikana voi manuaalisesti säätää näytön asteikkoa ja vertikaalista sijaintia. Tällöin BodePlot lopettaa näiden automaattisen säädön, kunnes se pysäytetään ja käynnistetään uudelleen.

Mikäli tutkit herkkiä laitteita huomaa että huolehdit manuaalisesti Config valikon "SetStimulus" alavalikossa generaattorin signaalitasoa koskevat asetukset tarpeen mukaan. Oskilloskooppi-Generaattori yhdistelmä ei tiedä onko tutkittava laite jokin äärimmäisen herkkä puolijohde juttu vai kilowatin ämyreiden "ratakiskosta" väännetty jakosuodin.

Suraavassa käytetty kahta kanavaa samaan aikaan. (max 3 käytettävissä)
H kirjain kanavan 1 inforuudussa tarkoittaa ainoastaan että unohdin ko asetuksen käyttöön ja on tässä merkityksetön.
Pyyhkäisyn kuluessa BodePlot säätää myös oskilloskoopin t/div optimaaliseksi jolloin myös samplenopeus sekä signaalimuistin pituus voi muuttua pyyhkäisyn kuluessa.

BP-no-data
Kuva 1.
Kuvassa kaksi probea kytketty samaan BodePlot input signaaliin (Geniksen lähtö)
Geniksen lähtö menee myös skoopin kanavaan 1 joka on asetettu BP referenssiksi johon se vertaa tutkittavalta (tässä propbe) skoopin sisäänmenoon  saatavaa signaalia.
Toinen probe x1 asennossa kanavassa 2 ja toinen kanmavassa 4.



BP--data
Kuva 2.
Kuten kuva 1 mutta nyt avattu näytölle kanavaa 4 vastaava data taulukko jossa jokaisen pisteen data.


BP-XTAL-reson-2k-Span
Kuva 3a.
Tässä tutkittava piiri on aivan bulkki 3.58MHz kide.
Piiriä jossa kyseinen kide on, syöttää genikseltä skoopin kanavaan menevä referenssi ja DUT in signaali.
Kide- 4  vastusta - trimmerikonkka risukasan (hurjat parasiitit kytkennässä ja komponeteissa) ulostulo menee kanavalle neljä.
Kuvassa näkyy taajuuden alku ja loppu. BP on lineaari pyyhkäisy moodissa jossa asetetaan keskitaajuus sekä pyyhkäistävä kaista, tässä 2kHz. Pisteitä on 500 joten 4Hz hypyllä mennään. Kapein span olisi 500Hz jolloin päästään 1Hz steppiin joa on useinpiin tarkoituksiin vähintäänkin riittävä melko kapeillekin filttereille. Vai pitäisikö sanoa, erittäin kapeille.





84kHz-xtal-fra
Kuva 3b.
Tässä "hiukan" toisenlainen kide. Nyt mennään jo BP II:n taajuusresoluutiossa äärimmilleen. Jos ihan tarkkoja ollaan, noin 1Hz askelluskin on hiukan karkea erityisesti tuon "alapiikin" osalta. Dynamiikka-alueessa toki olisi vielä reilustikin varaa, eihän tuo ole kuin noin 91,4dB. Olen kuvaan itse piirtänyt katkoviivoilla sen osan joka ei näy ruudulla. Mikäli laittaisi 20dB/div asetuksen, tietenkin mahhtuisi kuvaan.
Huomaa että BodePlot II toiminnossa on yhdentekevää meneeko signaali yli BPII näyttöruudun. Siellä ei mikään leikkaannu. BodePlot piirto perustuu data taulukkoon jota toimintoo kerää muistiinsa pyyhkäistäessä. Voit skaalata kuvan aivan mielesi mukaan vertikaalisuunnassa sekä sijainnin että dB/div osalta. Sitä voi itse säätää pyyhkäisyn kuluessa sekä kun toiminto on pysäytettynä. Taustalla kaiken piiron pohjana oleva datataulukko on resoluutioltaan aivan eri luokkaa kuin näytölle esiin otettava "Data" valikosta löytyvä "List". Täysi raaka datataulu voidaan myös tallentaa USB tikulle (formaattina tavallinen .CSV jota esim taulukkolaskentaohjelmat jne osavat lukea)  ja ladata takaisin skooppiin jolloin näkymä on aivan sama kuin se olisi juuri nyt pyyhkäisty. Jos käyttää useampaa kanavaa jokainen täytyy tallentaa erikseen. Takaisin oskilloskooppiin voidaan ladata vain yhden kanavan data.
Ei tuollaista tässä hintaluokassa tarjoa kukaan tietämäni toinen. Keysight 1000X tippuu kuin eno veneestä täysin lelu luokkaan, samoin GW.
Olen ymmärtänyt että KS 1000X malleissa kohderyhmänä olisi ollut lähinnä koululaiset joille opetustarkoituksessa on hyvä pystyä myös esittelemään BodePlot (FRA) periaate jolla voi toki simppelin RC filtterin pyyhkäistä ja ihmetellä kuinka käyrä on lähes kuin teoriakirjasta.

SDS1x04X-E + SDG1000X (tai SDG2000X) on melkoisen suorituskykyinen ja monipuolinen "pyyhkäisymittapaikka" ihan totiseenkin käyttöön sen lisäksi mitä niillä muuten voi tehdä yhdessä ja erikseen.
Puolileikilläni sanoinkin että jos Siglent paketoisi SDG2000X ja SDS1104X-E yhteen koteloon ja laittaisi laitteen nimeksi pyyhkäisymittapaikka niin hintahan voisi olla enemmän kuin kummankin erikseen yhdessä. (heh...)
Toki sisällä olisi hyvä olla pari signaalikytkintä, kunnollinen splitteri ja joku step attenuaattorikin...




10.7MHz wide filtterin taajuusvaste
Kuva 4.
Tässä hiukan epätavallinen ruotsalainen 10,7MHz "kelapurkki" IF filtteri. Aika leveä mutta kohtuullinen muotosuhde, noin luokkaa 6. Kuvasssa näkyvä estokaistan vaimennus ei suinkaan ole BodePlot II suorituskyvyn rajoittama vaan kyseinen tilanne on mitatussa laitteessa. Mittaus on ns "in circuit" mittaus jossa käynnissä olevaan laitteseen on injektoitu ihan tavallisella probella yhteen mittauspisteeseen tuo sweeppaava signaali ja yhdestä mittapisteestä parin kelapurkin ja yhden vahvistimen jälkeen mittapisteestä otettu signaali skoopin sisäänmenoon, eli lähinnä leikkitason "viihteellinen" mittauskytkentä. Näyttää kuitenkin yhden esimerkin siitä millaista BP II:lla voi tehdä.

Seuraavassa kaksi eri mittausta samalla Harris RF 301:n "purkuvaraosa" filtterillä. Toinen on ajat sitten tehty mittaus Siglentin spektrillä käyttäen sen tracking generaattoria. Nyt sitten tein saman testin SDS1104X-E oskilloskoopilla käyttäen BodePlot II.

SSA
Kuva 5.
Eräs Harris RF301:n  14,2MHz filtteri mitattuna SSA3000X spektrillä. (huomaa dB mitta asteikko 8dB/div)
Huomaa että impedansasisovitus on mittauskytkennässä kehno.
SSA alkuperäinen kuva on 1024x600 joka on skaalattu leveyteen 800,. Kummassakin joka tapauksessa 6kHz/div.



SDS
Kuva 6.
Kuten edellä, sama filtteri. Nyt mitattu SDS1104X-E BodePlot II:lla + SDG1032X Arb/funktiogeneraattorilla.
(tietenkin kun aiemmasta SSA:lla tehdystä mittauksesta on aikaa on mittauskytkentä hiukan erilainen ja uskoakseni se on syynä siihen miltä tilanne näyttää tuolla filtterin estoalueella, en tehnyt uusintakoetta spektrillä.)
Molemmissa kuvissa pyyhkäisytaajuusalueen leveys on sama 60kHz. Huomaa että impedansasisovitus on mittauskytkennässä kehno kuten oli myös spektrillä mitatessa.

Tulos on BodePlot II osalta kuitenkin - ottaen laitteiden hintatason huomioon - mielestäni suorastaan ällistyttävän hyvä.

Toki on huomautettava että samaan nopeuteen ei tällä BodePlot II:lla pääse.

BodePlot II versio todellakin muutti suorituskykytason aivan uuteen luokkaan.  En tunne ainottakaan ns stand alone oskilloskooppia tässä hintaluokassa jossa olisi edes lähelle vastaava suorituskyky jos edes on Bode Plot toimintoa. Tällä todella tekee ihan oikeasti töitä. Toisin kuin esimerkiksi Keysight InfiniiVision 1000 X-Sarja jossa BodePlot on paljon mainostettu mutta suorituskyvyltään todella alkeellinen, lähes mitääntekemätön. Paitsi mihin se on tarkoitettu. Esittelemään koululaisille että on olemassa myös BodePlot (FRA) jotka sitten silmät ymmyrkäisenä hämmästelee sitäkin ihmettä.





Miltä yleisesti näyttää skoopin ja generaattorin sekä tutkittavan kytkentä.

Scope-DUT-Generator-for-BP
Kuva 4.
Yleiskuva yksinkertaistetusti signaalien kytkennän periaatteesta.
Tapoja on  kaksi.  Generaattorilta yksi kanava tai kaksi kanavaa.

Huomaa että audiotaajuuksilla tuo genikseltä tutkittavalle (DUT) ja skoopille  on kokolailla yhdentekevää kunhan huolehtii ettei kaapelointiin indusoidu häiriöitä.Korkeilla taajuuksilla mitä ylemmäs mennään sen vaativampaa on  T haaroitus kytkennän impedanssisovittaminen oikein. Jos haluaa tehdä tarkahkoja mittauksia se on syytä ajatella huolella. Hyvälaatuisen oikean splitterin käyttö on myös tietenkin  suositeltavampaa kuin yksinkertaisen T haaroituksen. Tähän sopii se "garbage in - garbage out" aika hyvin.
Oskilloskoopin USB -A (takana)  kytketään geniksen USB -B (takana) USB A-B kaapelilla. Vaihtoehtoisesti voi käyttää myös LAN kytkentää.
Genikseen laitetaan vain virta päälle. Muuten kaikki ohjaus ohjaus tapahtuu oskilloskoopin toimesta.
Jos halutaan suhteellisen tarkkaa vaihetietoa ja taajuus on muuta kuin audiota tulee huolehtia kaapeleiden kulkuajoista.
Tarkkaa kulkuaikakorjausta BodePlot II toiminnossa ei voi tehdä säätämällä kanavien "Skev" säätöä (jolla samaa asiaa voi säätää normaalissa oskilloskooppikäytössä +/-100ns max.) Karkeahkoa säätöä voi tehdä säätämällä DUTout kanavan tai kanavien skev säätöä.
Tulosta on parasta ensin kokeilla siten että ohittaa tutkittavan laitteen asettamalla sen tilalle kaapelit yhdistävä liitoskappale.


Sensijaan jos käytetään kaksikanavaista genraattoria, esim SDG1000X tai 2000X silloin voidaan käyttää kuvan alaosan kytkentää.
Tällöin on ennen BodePlot käynnistystä asetelttava generaattori Tracking tilaan jossa kanava 2 on orjakanava joka seuraa kanavaa 1 taajuuden, tason ja vaiheen osalta eli identtinen signaali. (Tässä on erityisesti se etu että DUTin ei kuormita referenssilinjaa eikä aiheuta siihen tasomuutoksia yms eikä myöskään T haaroitus aiheuta "sotkua" signaaliin joka ylemmillä taajuuksilla on lähes väistämätöntä ainakin yksinnkertaisessa T haaroituksessa. Tällöin myös pelkkää DUTout tasoa mittaava toimintatapa on tarkempi. (huomaa että myös kaksikanava käytössä kun halutaan edes kohtuullisen tarkkaa vaihe-eroa mitata tulee molempien signaaliteiden kuluaika olla sama. Samoin oskilloskoopissa on silloin hyvä käyttää kanavaparia joka käyttää samaa AD muunninta. Siis joko Ch1/Ch2 TAI  Ch3/Ch4.

Vaihetarkkuus ja paljonko on vähän vai onko sekin paljon.

Tyypillinen koaksiaalikaapelin kulkuaika on 50ohm PE eristeiselle kokasiaalikaapleille kuten tavis RG58 tai paljon parempi RG223.. Nopeuskerroin noin 0.66.
Joka käytännössä tarkoittaa että metrin pituisen kaapelin kulkuaika on noin 5,05ns. 1cm kaapelia vastaa tällöin  0,0505ns eli hitusen päälle 50ps.

Otetaanpa yksinkertainen esimerkki. 100MHz siniaalto. Jakson aika on 10ns. Se on siis aika jonka kuluessa mennään 360 astetta.
Yhden asteen se kääntyy 27,77.. ps aikana. Siis 100MHz taajuudella vaihe siirtyy RG223 kaapelissa yhden asteen noin 5,5mm matkalla.
Siksi niiden kaapelien kulkuajalla on väliä. 50MHz taajuudella jakson aika tietenkin sitten 20ns.
Kun sweeppaat BodePlotilla siten että DUT on metrin pituinen kokasiaali (siis 5,05ns viivelinja)  ja vaikkapa 100kHz -  50MHz saakka näet jokseenkin tasaisen tason ja alussa lähes 0 vaihe-eron mutta taajuuden noustessa vaihe-ero kasvaapäätyen noin 91 asteeseen 50MHz taajuudella.
Luonnollisesti kun jaetaan taajuudet tuhannella ja siirrytään 100kHz  taajuudelle  onkin 1 asteen vaihesiirtoa vastaava matka 5,5 metriä joten matalilla taajuuksilla ei juuri huolta kannata kantaa kaapeleiden kulkuajasta ja sen aiheuttamasta vaihesiirron virheistä.
Yhteenveto:
Audiotaajuuksilla useinmiten kaapeleiden kulkuaika = "So what". 
Radiotaajuuksilla sensijaan taajuudesta riippuen joskus hyvinkin tarkkaa.

BodePlot II mittausten dynaaminen alue

Ensin pitäisi tietenkin kertoa mitä tarkoitetaan dynaamisella alueella.

Jos pysytään tiukasti tässä:
"Samassa analysaattorin näytössä esiintyvä korkeimman ja matalimman signaalin riittävän luotettavasti analysaattorilla mitattu tasoero"
Voisi sanoa että dynamiikka on parhaimmillaan jopa noin 130dB. Se on paljon. Se on todella paljon kun puhutaan tämän hintaluokan tavallisesta 8 bitin AD muuntimella varustetusta oskilloskoopista. Tällaisen lukeman edesasä pitää kuitenkin olla trakkana ja selvittää mitä se oiekasti tarkoittaa. Toisaalta voisi myös sanoa että dynamiikka on parhaimmillaan noin 110dB. Yhtä hyvin voisi sanoa että dynamiikka on parhaimmillaan yli 90dB.  Näitä voi mainosmiehet ja käyttäjät keksiä aika mielivaltaisesti kun jätetään osa asiasta kertomatta.

Joka tapauksessa ennen kuin etenen, on syytä mainita että BodePlotII dynamiikka on ällistyttävän hyvä silloin kun käytetään toimintatapaa jossa järjestelmä automaattisesti säätää kanavien herkkyyttä - vahvistusta. Tämä toiminto pois kytkettynä eli ns Auto Gain Hold tilassa dynamiikka jää normaaliin tavanomaiseen mikä on 8 bitin AD muuntimen dynamiikka.
kanavien vahvistuksen automaattisen säädön lisäksi BP II sisältää muutakin edistyksellistä. Signaalien tasoa (DUTin/Ref ja DUTout) mitataan taajuus selektiivisesti, ikäänkuin selektiivisellä tasovastaanottimella  siten että pyyhkäisyn (sweepin) kuluessa myös "kuunneltavaa" taajuutta vastaavasti muutetaan vastaamaan aina signaaligeneraattorin taajuutta.

BP II voi säätää kanavia alueella 500uV/div - 10V/div käyttäen hienosäätö askelia. Se pystyy kohtalaisesti mittaamaan/havaitsemaan jopa noin 9uVrms (noin -88dBm)  signaalin ja toisaalta signaali voisi olla jopa hiukan yli 28Vrms (noin 42dBm) joten tällä tavoin äärimmillään 130dB.
Aika harvoin kuitenkaan tutkittavaa pyyhkäistäisiin .42dBm signaalilla (16W) ja sitten pitäisi jossain pyyhkäisyn kohdassa havaita ja mitata jopa vain tuota lähes -90dBm tasoa. Jo pelkästään ylikuuluminen taitaisi aika herkästi tuhota tulokset roskikseen.
Toki jos tutkittava sisältää huomattavasti vahvistusta  jollain taajuudella ja huomattavasti vaimennusta toisella taajuudella sekin lienee mahdollista. En ole testannut.

Jos sensijaan puhutaan että ajetaan jotain filtteria 0dBm tasolla tilanne on toinen. Se meidän alin taso siellä lähellä systeemin kohinaa ei juokse allemnas meitä karkuun joten helposti jäädään maksimissaan tuohon 70 - 90 dB dsymaiiikkaan joka sekin on jo paljon - kun otetaan huomioon mistä laitteista puhutaan.

Seuraavassa on useisiin kymmeniin omiin (ellei enemmänkin) mittauksiin perustuva suuntaa antava kuva dynamiikka-alueesta.

Dynamic range
Kuva 5
Testeille ei ole vielä tehty mittauksia täysin eri testikytkennässä ja hiukan eri tavoin muutenkin järjestettynä (varsinkin mahdollisen ns ylikuulumisen osalta) tuo on hiukan "alustava" - oikeastaan odotan että joku muu toistaisi testit..



Seuraavassa alla yksi pieni yisittäinen esimerkki niistä lukuisista testeistä


BP2 with step atten
Kuva 6.
Kuvassa DUT on 0-120dB step attenuaattori. Signaalitaso step attenuaattorille 18dBm. (17.9dBm)
Kuvan lisäksi tietenkin otettu mittauksen Data lista sweepistä csv muodossa ja tarkastettu sieltä tasot.

Kesken.....

    --»  Oskilloskoopit

   --» Etusivulle - Home